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发布 2022-06-27 22:29:28 阅读 3980

课程设计成果说明书。

题目: 电子秒表设计

学生姓名: 沈市。

学号: 091310115

学院: 机电工程学院

班级: c09电气1班

指导教师: 沈老师。

浙江海洋学院教务处。

年月日。浙江海洋学院课程设计成绩评定表。

2010—2011学年第 2 学期。

学院机电工程学院班级 c09电气1班专业电气工程及其自动化。

浙江海洋学院课程设计任务书。

2010—2011学年第 2 学期。

学院机电工程学院班级 c09电气1班专业电气工程及其自动化

目录。题目摘要关键词设计要求5

第一章系统概述5

第二章单元电路与分析6

1 秒信号发生器6

2 555定时器的功能6

3 555构成的多谐振荡器7

4 多谐振荡器**图8

5分、秒、毫秒计数器电路设计8

6 选择计数器的方案8

7 74ls160计数器的功能介绍9

8计数器最终连线图10

9 数码管10

10数码管简介10

第三章系统综述、总体电路图10

11 总电路图10

第四章结束语11

参考文献12

数字式电子秒表。

摘要。数字式秒表电路是一块独立构成的记时集成电路芯片。它集成了计数器、、振荡器、电路,能够对秒以下时间单位进行精确记时,具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能。

本次实验所做数字式秒表由信号发生系统和计时系统构成。信号发生系统由555定时器构成多谐振荡器,信号频率为100hz。计时系统由计数器、显示器组成。

计数器由74 ls160构成,由74ls160计数器组成了一百进制和六十进制计数器,连接方式采用反馈清零法。具体过程为:由555定时器构成多谐振荡器产生100hz脉冲信号,传入计数系统,然后在显示管中显示计数结果,结果以“分”、“秒”、“0.

01秒”依次在数码管显示出来。该秒表最大计时值为99分59.99秒,“分”和“0.

1秒”为一百进制计数器组成,“秒”为六十进制计数器组成。

关键字:计时精度计数器显示器

设计要求:1)秒表由6 位七段led显示器显示,其中两位显示“min”,四位显示“s”,显示分辨率为0.01 s;

2)计时最大值为99 min59.99s;

3)计时误差不得超过0.01s;

4)具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能;

5)控制操作按键不得超过2个。

第一章系统概述。

所为数字式秒表,所以必须有一个数字显示。按设计要求,题目要求最大记数值为99,59,99,那则需要六个数码管。要求计数分辨率为0.

01秒,那么我们需要相应频率的信号发生器。可以设计电阻r1=4.9kω,r2=4.

7kω,c=1uf

选择信号发生器时是采用集成电路555定时器构成的多谐振荡器。其核心部分使用六个74160计数器采用串联方式构成,这种连接方式简单,使用元器件数量少。由于555定时器的比较器灵敏度较高,输出驱动电流大,功能灵活,再加上电路结构简单,计算比较方便,所以cp脉冲是由555多谐振荡器产生的。

数字式秒表实际上是一个频率(100hz)进行计数的计数电路。由于数字式秒表计数的需要,故需要在电路上加一个控制电路,该控制电路清零(s1)、启动计时(s2)、暂停(s2)及继续计数(s2)等控制功能,数字电子钟由以下几部分组成:555多谐振荡器产生0.

01秒脉冲发生器;秒表控制开关;一百进制毫秒、分计数器、六十进制秒计数器;以及毫秒、秒、分的显示部分等。

第二章单元电路设计与分析。

1秒信号发生器。

2 555定时器的功能。

555定时器组成及工作原理如下:

图1 555定时器电路结构图。

如图1是555定时器电路结构的简化原理图和引脚标识。由电路原理图可见,该集成电路由下述几部分组成:串联电阻分压电路、电压比较器c1和c2、基本rs触发器、放电三极管t以及缓冲器g组成。

定时器的功能主要取决于比较器,比较器c1和c2的输出控制着rs触发器和放电三极管t的状态,rd为复位端。当rd=0时,输出u0=0,t管饱和导通。此时其他输入端状态对电路清零0状态无影响。

正常工作时,应将rd接高电平。当控制电压输入端5脚悬空时,比较器c1、c2的基准电压分别是2ucc/3和ucc/3。如果5脚uic外接固定电压,则比较器c1、c2的基准电压为uic和uic/2。

由图2-1-1中可知,若5脚悬空,当ui6<2ucc/3,ui2ucc/3时,比较器c1和c2输出均为高电平, 即r=1, s=1.。rs触发器维持原状态, 使uo输出保持不变。当ui6>2ucc/3,ui2>ucc/3

时,比较器c1输出低电平,比较器c2输出高电平,即r=0,s=1,基本rs触发器置0,放电三极管t导通,输出uo=0。当ui6>2ucc/3,ui2综上分析,可得555定时器功能表如下表1所示:表1

3 555构成的多谐振荡器。

当接通电源ucc后,电容c上的初始电压为0 ,比较器c1、c2输出为1和0,使uo=1,使放电管t截止,电源通过r1、r2向c冲电。uc上升至2ucc/3时,rs触发器被复位,使uo=0,t导通,电容c通过r2到地放电,uc开始下降,当uc降到ucc/3时,输出uo又翻回到1状态,放电管t截止,电容c又开始充电。如此周而复始,就可在3脚输出矩形波信号

图2 555多谐振荡器工作波形图3 555构成的多谐振荡器电路图。

4 多谐振荡器**图。

根据设计要求,我们需要产生一个频率为100hz的信号,由于f=1/t,带入可以设计出r1=4.9kωr2=4.7kωc=1uf。我们就可以得到一个频率为100hz的脉冲了。

图4 555构成多谐振荡器**图。

5分、秒、毫秒计数器电路设计。

6 选择计数器的方案。

这里我们选择用计数器74ls160芯片,通过乘数法或反馈置数法构成100进制和60进制计数器。经方案论证,本课程计数器选择方案如下:

100进制计数器。

乘数法:将两片74ls160计数器直接级联则可得到100进制计数器。其电路连接如图2-2-1

图5 60进制计数器。

乘数法:将一片74ls160设置成六进制计数器,再将其与一片74ls160级联,即可得到一个60进制计数器。其电路连接如图60

图674ls160是十进制计数器,设计一百进制计数器只需将两片74ls160级联即可,而74ls161是十六进制计数器,其一百进制计数器的连接相对而言较复杂。对于六十进制计数器,从电路图中我们同样可以知道74ls160 的连接比74ls161的连接简单,相对而言所需的元器件也少。综上,我们选择选择了用74ls160计数器。

7 74ls160计数器的功能介绍。

计数进74ls160d的引脚如右图7所示,从图中可以看到。

74ls160d共有16个引脚吗,其中有cp脉冲输入引脚clk(下降。

沿有效),load为预置数控制端(低电平有效),clr为异步清。

零端(低电平有效), a、b、c、d为预置数输入端,enp和ent是计数使能端(高电平有效),rco是进位输出端,qd、qc、qb、qa分别是计数输出位,其工作原理图如图8所示图7

1) 异步清零:当clr端输入为低电平时候,其它输入端不。

管输入什么值,计数器将直接被清零,也就是说输出的qd、

qc、qb、qa为0000.

2) 同步预置数:当clr端输入高电平,load端输入低电平时,且有cp脉冲下降沿作用时,完成将输入端dcba的数据置入计。

数器操作,使qdqcqbqa=dcba.由于这个操作需要cp下降沿同步,所以称为同步预置数图8

3)保持:当load、clr均输入高电平时,如果enp*ent=0,此时计数器保持输入原状态不变,不管有没有cp脉冲作用。不过当ent=0时,进位输出rco=0。

4)计数:当clr=load=1,enp=ent=1时,74ls160d处于计数状态,对cp脉冲下降沿进行四位二进制加计数。

8 计数器最终连线图。

一百进制和六十进制计数器之间、六十进制和一百进制之间的接法如下图所示。

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